Тампонирующие составы на основе ССБ и бихромата натрия

ССБ является побочным продуктом целлюлозно-бумажной промышленности. ССБ представляет собой темно-бурую жидкость характерного запаха, содержащую 50-60% твердого вещества, главный компонент – лигносульфонаты, которые образуют в воде коллоидные растворы.

Тампонирующие смеси, приготовленные на основе водных растворов лигносульфонатов и бихроматов представляют собой коллоидные системы коричневого цвета со временем превращающиеся в гель. Индукционный период времени гелеобразования изменяется в зависимости от концентрации лигносульфонатов и бихромата, а также температуры окружающей среды.

В лабораторных условиях исследовались тампонажные составы на основе 50% ССБ плотностью 1277 кг/м³ с бихроматом натрия концентраций от 4,5 до 7,5% при температуре 60^оС. Данные исследований представлены в табл. 8.6-8.7 и на рис. 8.3.

Из таблицы 8.6 и рис. 8.3 видно, что с увеличением концентрации бихромата натрия сокращается время гелеобразования, а плотность геля возрастает.

На втором этапе исследований определялось время гелеобразования ТС на основе ССБ + бихромат натрия при контакте с карбонатной породой, насыщенной нефтью, пластовой и пресной водами.

Для исследований использовали мрамор, размолотый до размера зерен 2-5 мм, модель нефть плотностью 812 кг/м³ и вязкостью 3 мПа×с, пластовую воду плотностью 1130 кг/м³, пресную воду, тампонажный состав из 50% ССБ и 5,5% бихромата натрия. 15 г размолотого мрамора насыщали указанными жидкостями (нефтью, пресной и минерализованной водой) в течение 24 часов. Затем жидкость насыщения сливали и заливали мрамор тампонажной смесью. Замеряли плотность, рН, вязкость после приготовления, через 30 мин., 2 часа, 4 часа, 24 часа. Причем одна серия составов находилась в покое, вторая – периодически (через 15 мин.) перемешивалась стеклянной палочкой. Результаты исследований представлены в таблице 8.7.

Как видно из таблицы 8.7 рН составов в течение времени изменяется от 6,30 ед. до 7,85 ед., вязкость – от 5,54 до 71,73 спз.

Из данных табл. 8.6 видно, что время начала гелеобразования для серии с периодическим перемешиванием составляет 1 час. 45 мин. в контрольной пробе, 2 час. 15 мин. – в пробе с карбонатом, насыщенном пресной водой и 2 часа в пробах с карбонатом, насыщенном нефтью и минерализованной водой; для серии составов, находящихся в покое, время начала гелеобразования составило, соответственно, 1 час. 30 мин., 1 час. 55 мин. и 1 час. 45 мин. Т.е. время начала гелеобразования составов, находящихся в состоянии покоя, на 15-20 мин. меньше времени составов при периодическом перемешивании.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что контакт тампонажного состава с карбонатной породой, насыщенной нефтью и минерализованной водой, несколько замедляет время начала гелеобразования (15 мин.) по сравнению с тампонажным составом контрольным, т.е. без контакта с породой. Контакт тампонажного состава с породой, насыщенной пресной водой еще больше замедляет процесс гелеобразования, причем визуально гель получается более мягким, чем контрольный.

АКОР-Б100 – алкоксикремнийорганическое соединение.

В ходе экспериментальных работ изучалась зависимость времени гелеобразования и реологических характеристик ТС на основе АКОР-Б100 от концентрации АКОР и жидкости затворения (дистиллированная вода, минерализованная вода плотностью 1100 и 1150 кг/м³, растворы хлорида кальция плотностью 1100 и 1150 и 1180 кг/м³) в соотношениях 1:3; 1:5 и 1:8, соответственно. Предварительно было проведено тестирование поступившего реагента по ТУ 80-1331-88.

Составы готовились следующим образом: рассчитанное количество АКОР помещали в колбу и при перемешивании на магнитной мешалке прибавляли третью часть от объема реагента АКОР жидкость затворения. После достижения максимальных значений температуры продолжали перемешивание смеси в течение 1 мин., затем, не прекращая перемешивания, добавляли оставшуюся жидкость со скоростью 25-40 мл в минуту. Определялась вязкость составов при температурах 20^о, 60^о и 75^оС. Определение времени гелеобразования проводилось при температурах 60^о, 75^о и 85^оС и нормальном давлении. Результаты исследований представлены в табл. 8.9-8.11 и на рис. 8.8.-8.10.

Как видно из приведенных данных, время гелеобразования ТС, приготовленных на дистиллированной воде, при увеличении количества воды возрастает в 2,5-3 раза, на минерализованной воде – в 1,5-2 раза, т.е. присутствие в воде затворения поливалентных ионов инициирует процесс гелеобразования. Это подтверждается и данными табл. 8.11 и рис.8.10, а именно: увеличение плотности хлорида кальция ускоряет процесс образования геля.

Испытана также другая схема приготовления растворов АКОР: рассчитанное количество реагента АКОР прибавляли при перемешивании в часть жидкости затворения, равной трети объема АКОР. После достижения максимального значения температуры продолжали перемешивание смеси в течение 1 минуты, затем добавляли оставшуюся жидкость со скоростью 25-40 мл в минуту. Исследования показали, что время гелеобразования составов не зависит от способа их приготовления. Тампонирующие составы на основе АКОР более сложны в приготовлении, чем составы на основе лигнопола и хромпика, ССБ и хромпика.

С целью изучения влияния карбонатной породы на время гелеобразования были исследованы ТС на основе АКОР в присутствии 10% измельченного мрамора. В этих же составах проводилось и определение рН. Определение рН исходных составов осуществлялось с помощью иономера И-74, а рН гелеобразных составов – при помощи индикаторной бумаги при смешивании с водой в соотношении 1:1. Результаты представлены в табл. 8.12-8.13 и на рис. 8.11-8.12.

Из табл. 8.12 и рис. 8.11 видно, что время гелеобразования в присутствии 10% мрамора уменьшается ~ в 2 раза для ТС на основе АКОР с дистиллированной водой. Для составов, приготовленных на растворе хлорида кальция, присутствие 10% мрамора уменьшает время гелеобразования ~ в 1,5 раза (табл. 8.13, рис. 8.12). РН составов на дистиллированной воде изменяется от 1,15 ед. после приготовления до 1,5 после начала гелеобразования и через трое суток термостатирования в контрольных образцах и до 5,0 ед. через трое суток термостатирования в присутствии 10% мрамора. Для составов, приготовленных на растворах хлорида кальция, изменение рН следующее: от 0,5 ед. после приготовления до 1,5 после начала гелеобразования и после трех суток термостатирования для контрольных образцов и 5,0 ед. для составов с добавлением 10% мрамора (табл. 8.12-8.13, рис. 8.11-8.12).

При взаимодействии растворов АКОР с карбонатной породой наблюдалось выделение пузырьков углекислого газа, менее интенсивное в растворах АКОР на дистиллированной воде, чем на минерализованной. С повышением температуры выделение пузырьков углекислоты отмечается более бурно. Образующаяся на границе контакта состава с мрамором пленка геля препятствует дальнейшему их взаимодействию.

Таким образом, в исследованном диапазоне температур: 60-85^оС, наиболее оптимально разведение АКОР пресной или минерализованной водой в соотношении 1:3 –1:5.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. При разбавлении АКОР в соотношениях 1:1; 1:3; 1:5 и 1:8 растворителями процесс гелеобразования происходит во всем исследованном диапазоне разбавления пресной, минерализованной водами и растворами хлористого кальция.

2. Способ приготовления составов на основе АКОР не влияет на время гелеобразования.

3. Присутствие в растворах АКОР солей поливалентных металлов ускоряет процесс гелеобразования.

4. Контакт состава на основе АКОР с карбонатной породой ускоряет время гелеобразования в 1,5¸2,0 раза, а рН изменяется от 1,15 после приготовления до 1,5 ед. после начала гелеобразования и до 5,0 ед. через трое суток термостатирования для составов на дистиллированной воде и, соответственно, от 0,5 до 1,5 и 5,0 ед. для составов, приготовленных на хлориде кальция.

В дальнейшем для определения применимости состава в карбонатных пластах необходимо провести детальные лабораторные и модельные исследования.

Продукт 119-296Т – водорастворимая композиция этоксисилоксанов.

Тампонирующий состав на основе ПРОДУКТ 119-296Т готовился путем разведения исходного реагента водой (пресной, минерализованной плотностью 1100 кг/м³, раствором хлористого кальция плотностью 1150 кг/м³) в соотношениях 5:1; 1:1; 1:2 и 1:4. Предварительно продукт 119-296Т смешивался с технической ингибированной соляной кислотой 10-27%-ной концентрации в соотношении 1:0,1. В составах замеряли рН, время гелеобразования, динамическую вязкость. В составах замеряли рН, время гелеобразования, динамическую вязкость. Температура исследований составляла 60^о, 75^о и 85^оС. Результаты исследований приведены в табл. 8.14-8.16 и на рис. 8.13-8.15.

Как следует из данных табл. 8.14 и рис. 8.13 время гелеобразования ТС на основе продукта 119-296Т увеличивается с уменьшением концентрации соляной кислоты от 25 мин., 15 мин., 8 мин. при 60^о, 75^о и 85^оС для 27%-ной HCl до 330 мин., 170 мин. и 110 мин., соответственно, для 12%-ной HCl. Увеличение количества воды в смеси также замедляет время гелеобразования. И, как видно из приведенной таблицы, для одного и того же состава повышение температуры от 60^о до 85^оС ускоряет время гелеобразования.

На втором этапе исследований ТС на основе ПРОДУКТА 119-296Т изучалось влияние карбонатной породы на процесс гелеобразования. Для этого в приготовленные составы вводился в количестве 10% от объема состава размолотый мрамор. Результаты исследований представлены в табл. 8.17-8.18 и на рис. 8.16-8.17. Реакция взаимодействия с карбонатной породой протекает бурно, с выделением пузырьков углекислого газа. С повышением температуры опыта реакция протекает более бурно. Как видно из таблиц 8.17-8.18 и рис. 8.16-8.17 добавление мрамора в составы на основе продукта 119-296Т в исследованном интервале температур практически не оказывает влияния на время гелеобразования. РН составов, приготовленных на пресной воде, изменяется от 0,7 после приготовления до 1,0 после начала гелеобразования и остается таким после трех суток термостатирования при всех трех температурах, добавление мрамора изменяет рН составов после трех суток термостатирования до 5,0 ед. (табл. 8.17, рис. 8.16). Для ТС, приготовленных на растворе хлористого кальция, рН изменяется от 0,15 ед. после приготовления до 1,0 после начала гелеобразования и через трое суток термостатирования при трех температурах, в составах с 10% мрамора рН через трое суток инкубирования при вышеперечисленных температурах изменяется до 3,5 ед. (табл. 8.18, рис. 8.17).

Таким образом, оптимальной степенью разведения продукта 119-296Т пресной или минерализованной водой является 1:3 – 1:4 для температурного диапазона 60-85^оС при содержании в ТС 0,1 ч. соляной кислоты 12-15%-ной концентрации.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. В исследованном диапазоне разведений ПРОДУКТА 119-296Т от 5:1 до 1:4 оптимальным является разведение 1:3 и 1:4.

2. Присутствие солей поливалентных металлов в составах способствует ускорению времени гелеобразования.

3. Контакт с карбонатной породой при исследованном соотношении 1:10 практически не оказывает влияния на время гелеобразования в интервале температур 60-85˚C. При этом РН растворов изменяется от 0,15 ед. до 3,5 ед.

Для определения применимости составов в карбонатных пластах необходимо провести дальнейшие лабораторные и модельные исследования.

Реагент ВТОКС – водорастворимый тампонажный однокомпонентный кремнийорганический состав.

Первый этап исследований заключался в определении времени гелеобразования ТС на основе реагента ВТОКС. Для этого к реагенту ВТОКС приливается питьевая вода в соотношении 4:1, энергично перемешивается и выдерживается при температурах 20^о, 60^о, 75^о и 85^оС. При смешивании реагента ВТОКС с водой происходит быстрое расслоение фаз с образованием осадка. Ни при одной из перечисленных температур гель не образовался.

На втором этапе исследований пробу реагента ВТОКС подготовили для анализа по ТУ 6-02-1-045-94. В колбу, снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником, помещали реагент ВТОКС, добавляли питьевую воду в количестве 10% от объема ВТОКС, при перемешивании нагревали до 60-70^оС и выдерживали 0,5 час. Затем охлаждали до комнатной температуры в течение 30-40 минут (без перемешивания).

К полученному раствору приливается питьевая вода в соотношении 4:1, интенсивно перемешивается, получается однородная смесь, которая ставится в термостат при 80^оС, примерно через 2 часа образуется однородный структурированный, не эластичный, крохкий гель по всему объему.

Следовательно, гель с поступающим реагентом ВТОКС без предварительной подготовки не образуется. Проводить же такую подготовку на промысле не представляется возможным.

Этилсиликат-40 – гомогенная смесь олигоэтоксиланов.

В лабораторных условиях гель не образовался. По мнению разработчиков данного реагента его применяют для приготовления связующих растворов при креплении строительных конструкций, как тампонирующий материал он не испытывался.

Структурно-механические свойства тампонажных составов

№ п/п	Рецептуры тампонажных составов	Предел прочности, МПа после термостатиров. при 45-60º С	Тип структуры и характер сцепления со стенками стекл. стакана
		24 час.	120 час.
	Лигнопол 25%, хромпик 6%, пресная вода – остальное	0,012	0,051	Хрупко-пластич. и хрупкий, гель стабилен в теч. 24 час., затем синерезис до 8-10% за 213 час.
	ССБ 50%, хромпик 6%, пресная вода – остальное	0,127	0,177	Хрупкий, гель стабилен в теч. 213 час. термостатиов., хоро-шая адгезия со стенками стекл. стакана
	АКОР Б 100 1:5 на воде 1000 кг/м^3	0,085	0,15	Хрупкий
	АКОР Б 100 1:5 на пласт. воде 1150 кг/м^3	0,015	0,06	Хрупкий
	АКОР Б 100 1:3 на воде 1000 кг/м^3	0,18	0,32	Хрупкий
	АКОР Б 100 1:3 на пласт. воде 1150 кг/м^3	0,12	0,35	Хрупкий
	ПРОДУКТ 119 1ч., 15% HCL 0,1 ч., вода 1000 кг/м^34 ч.	0,19	0,32	Хрупкий
	ПРОДУКТ 119 1ч., 15% HCL 0,1 ч., вода 1000 кг/м^3 2 ч.	0,45	0,64	Хрупкий
	ПРОДУКТ 119 1ч., 15% HCL 0,1 ч., CaCl2 4 ч.	0,14	0,46	Хрупкий
	ПРОДУКТ 119 1ч., 15% HCL 0,1 ч., CaCl2 2 ч.	0,37	0,42	Хрупкий

Дата добавления: 2013-12-12